【TWS 大玩家】TWS 元件推荐-无线充电篇

  TWS 大玩家,想玩你就来”,大家好,我依然是“糖果西米露

 

      我们在上一篇博文《【TWS 大玩家】TWS 元件推荐-耳机 SoC & ANC 篇》中,提到了要做好 TWS 耳机、耳机 SoC 和音频处理芯片需要突破的几大难关,同时,还给大家介绍了世平集团针对 TWS 应用主推的耳机 SoC 芯片和降噪芯片,那接下来我们的这一篇内容,会跟大家介绍在 TWS 真无线耳机的无线充的技术难点是什么,针对这些挑战,世平集团有哪些 IC 可以与之抗衡。

    自苹果的 AirPods 的发布以来,TWS 真无线耳机以其小巧的身材、方便携带和佩戴、还有无线充等特点点爆了耳机市场。加之近几年来苹果、华为、小米、OPPO 和 vivo 等各大手机品牌的无线充电技术不断成熟,市场面的不断扩大,耳机也迎来了从有线充电到无线充电的跨越。目前,苹果、华为、三星、小米等诸多品牌已经率先在市面上发布了支持无线充的耳机,随着各大品牌厂商的发布,中小型品牌也纷纷跻身 TWS 真无线耳机市场,设计出各式各样的 TWS 耳机。但虽然无线充电让 TWS 真无线耳机产品更具便利性,但同时也带来了一定的挑战性,比如无线充电认证问题耳机在充电过程中的发热问题、还有无线充电的效率低充电稳定性等难题。世平集团代理的 CPS 和 Renesas 的无线充电 IC 就可以很好的克服了这些挑战。那这些 IC 会给我们带来什么样的惊喜呢,接下来我们带大家一起看看。

1.
CPS

        2017 年,CPS 由 CP 和 易冲两大无线充电龙头联合成立,打造了国内无线充电领域的新一代龙头企业。早在苹果 AirPods 二代新增支持 Qi 无线充电之前,CPS 已经打造了世界领先的无线充电芯片和解决方案,加上近年来不断推出新的无线充电的芯片和解决方案,更是助力火热的 TWS 耳机市场从蓝牙无线到无线耳机+无线充电的“真无线”耳机的跨越。尤其是:EC3028A、CPS3039、CPS4035,这三颗无线充 IC 更是在市场上引起关注,并得到魅族等各大厂商的青睐。那么接下来我们来看看,CPS 的这三颗无线充 IC 到底有什么优势。

EC3028A
      EC3028A 是一款与 WPCV2.2.4(QI)兼容的高度集成的 5W 多模无线充电接收 SoC 芯片。相比于同类产品,它具有多种明显的优势:
      首先,EC3028A 的配置灵活而且性价比更优。体现在:它集成了一个全同步整流器和一个高性能降压调节器,并在接收器线圈设计和输出电压上提供最大的设计灵活性。此外,它还包括微处理器(MCU)和一次可编程(OTP)存储单元,从而最大限度地提高了系统级的可编程性和灵活性,输出电压范围在 4~5.2V 范围,非常适用于小功率无线充电的产品。
      其次,EC3028A 产品设计简化,具有更高的效率。比如:针对不同的 Charger,提供了不同的解决方案。针对线性 Charger,EC3028A 内置有一套自适应充电算法,在充电过程中 EC3028A 会实时跟踪 Charger 的充电状态,自我调节输出电压使线性 Charger 工作在最优状态一提供系统更高的工作效率。对于 Switching Charger,EC3028A 采用固定的 5V 输出电压,支持 RP 调节,简化了产品的设计,可以更好的匹配 Qi 标准。
      此外,EC3028A 采用专有的 RP 你和算法配合高精度稳定性的 ADC 采样表现,在 Qi 认证方面具有明显的优势。其采用专有的 RP 拟合算法配合高精度高稳定性的 ADC 采样表现,极大的降低了 TWS 耳机以及其他小功率产品通过 Qi 认证的难度,提高了产品的兼容性和稳定性。
 图 1 基于 EC3028A 无线充电解决方案(图片来源于:CPS)

EC3028A
的主要特性:

支持 5W 输出功率和 4V~ 5.2V 输出电压(可调)
嵌入式 MCU 和片上存储器,最大限度的提供了系统设计的灵活性
可编程电流极限
超低待机电流
支持标准模式和快速模式的 I2C 接口
用于输入和输出功率综合监测的 5-channel ADC
具备多重的保护:OCP/OVP/OTP
封装和尺寸:QFN32 5mm*5mm

 

CPS3039

        CPS3039 是一款与 WPCV1.2.4(QI) 兼容的高度集成的 2.5W 无线单接收 SoC 芯片,具有小巧的体积,它支持 FOD、过温、过压、过流等一系列完善的保护功能。此外,它还特别针对小功率和小线圈或不规则线圈的应用进行了优化,只需搭配简单的外围电路就可以实现无线充电接收端方案。


图 2  CPS3039 无线充电参考设计(图片来源于:CPS)
CPS3039 的主要特性:

集成了无线接收和无线充电,兼容 WPC1.2.4 协议
提供高达 2.5W 的功率,支持高达 1A 充电电流
内置 MCU 和可配置的存储空间
兼容 JEITA 标准充电
超低泄漏电流
支持有线适配器充电
封装和尺寸:QFN 3mm*4mm

 

CPS4035

        CPS 推出的 CPS4035 是一款高效,符合 Qi 标准的单芯片无线充电接收/发射 SoC 芯片。其不仅支持 30W 超大输出功率,在发射器(Tx)模式下最高可达 10W,可以为小功率设备进行快速充电,无论是在接收还是在发射的性能上都高于业界水平,也满足大多用户的快充体验,特别适用于手机和便携式设备应用程序。

图 3  CPS4035 应用原理图(图片来源于:CPS)

      CPS4035 采用国际知名半导体厂家的高压工艺,保证芯片在大功率,高压条件下的可靠稳定工作,同时采用低阻抗功率 MOSFET,最大限度的提升系统效率(当系统输出为 30W 时,其系统效率可高达 90%;当系统输出功率为 20W 时,其系统效率可达 91%),降低芯片温度。CPS4035 具有完善的保护模式(OCP/OVP/OTP),防止在充电过程中出现过流、过压和过温等现象。尤其针对温升这个问题,CPS4035 可实现在室温为 25 °且输出功率为 30W 时,其最高温度为 65.1 ℃,一般芯片温度为 64.8 ℃。CPS4035 只需要搭配简单的外围电路就可以实现身材小巧(超小的 PCB Layout 尺寸: 9mm*9mm)的无线充电解决方案。
 
图 4  基于 CPS4035+ EC8015A 无线充电框图(图片来源于:CPS)

CPS4035
的主要特性:

RX 模式支持 30W 输出功率(40W Max)和 4.5V~22V 输出电压
支持 10W TX 充电模式
超低线性(LDO)稳压器可编程输出电压与 10Mv/步
嵌入式 ARM 核和片上 MTP 最大限度的提高了系统设计的灵活性
内置高效率/低阻抗同步整流器
符合 WPC1.2.4 标准
支持 I2C 接口进行系统配置和用户可编程性
完善周全的保护模式:OCP/OVP/OTP
温度范围为:-40~125℃


 2. Renesas

       
P9222-R
       Renesas(IDT)推出的 P9222-R 是一个超级紧凑的高效无线功率接收器,集成的单片低功率高达 5W Rx,超小巧的尺寸(2.28*3.38mm)使得 PCB 的尺寸更加小巧,更利于打造更精致的外观,满足大众的需求。P9222-R 接收器(Rx)集成了高效率同步全桥整流器(SFBR)和用来发送信息包到发送器(Tx)的控制电路,以达到最佳的电源传输。器件包括超温和欠压/过压保护,内部的过压箝位保护整流输出不能高于过压设定的电平,特别是接收器快速从低耦合位置变换到高耦合位置时。器件还集成了 32 位 ARM® Cortex®-M0 处理器,提供高水平的编程性和设计参数,它能通过 I2C 接口或外接的 EEPROM 进行配置。
 
        P9222-R 在轻负载是效率高,非常适合于低功耗应用如耳塞充电。独到的 Ping 检测特性使用户很容易连接无线充电器,并在电池充电终止时提高了热性能,而低欠压锁住(UVLO)阈值使得接收器能在很弱的数字 Ping 强度信号就能起动。P9222-R 主要用在无线耳塞充电,可穿戴和健美跟踪,移动设备和助听器充电。

图 5  P222-R 应用原理图(图片来源于:Renesas 官网)

P9222-R
的主要特性:

支持高达 5W 的 Rx
兼容 WPC1.2.4 Qi BPP 标准
嵌入式 32 位 ARM 核 Cortex-M0 处理器
具备低功耗的高性能 LDO 稳压器
支持 I2C 主/从模式
低功耗的待机和工作模式
双向 ASK 和 FSK 调制/解调
用于测量电池电压或系统电压的 ADC 输入
保护模式:OVP/OTP
尺寸和封装:40-WLCSP, 2.28*3.38 mm, 0.4mm pitch

 

        以上就是世平集团针对 TWS 应用主推的无线充电(针对 CPS 和 Renesas)IC,后续世平集团也会有相关参考设计方案推出,感兴趣的朋友可持续关注。下一篇我们将会介绍 TWS 充电盒端的 MCU,敬请期待!

 

    
    “TWS大玩家,想玩你就来”,请持续关注“糖果西米露”!

 

【参考资料】:

  1. 我爱音频网:http://www.52audio.com/
  2. 电源网:https://www.dianyuan.com/tech/quickcharge/
  3. CPS 官网:http://www.convenientpowersystems.com/
  4. Renesas 官网:https://www.renesas.com








 

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